专题3-第11课时生物-人教版-选择性必修3(新标准)渝辽苏闽湘鄂京津鲁琼课件

专题3细胞工程第11课时

植物细胞工程的基本技术学习目标1.简述植物组织培养技术的原理和过程。2.描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。核心素养1.科学探究：结合具体实例，尝试设计植物组织培养的流程简图。2.科学思维：了解组织培养的进展和尚待解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。内容索引一、植物组织培养技术二、植物体细胞杂交技术随堂演练知识落实01一、植物组织培养技术ZHIWUZUZHIPEIYANGJISHU1.细胞工程的含义基础梳理

·夯实教材基础原理和方法

生物学和

生物学操作水平

水平或

水平目的按照人的意愿来改变细胞内的

或获得__________分类

细胞工程和

细胞工程细胞分子细胞细胞器遗传物质细胞产品植物动物2.细胞的全能性(1)定义：具有某种生物

的任何一个细胞，都具有发育成

的潜能。(2)植物细胞表现全能性的条件①

状态。②营养物质：种类齐全、比例合适。③植物激素：主要是

。④外界条件：适宜的温度、pH和光照等。⑤

操作。全部遗传信息完整生物体离体生长素、细胞分裂素无菌3.植物组织培养的概念分析(1)理论基础：

。(2)前提：

的植物器官、组织、细胞。(3)条件：

和人工控制条件下、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。(4)结果：脱分化形成愈伤组织，再诱导其再分化生成胚状体或丛芽，最终形成完整的植株。(5)相关概念①外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。②脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。③愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。④再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。植物细胞的全能性离体无菌4.胡萝卜的组织培养过程—↓消毒后在无菌条件下选取根的

部位切取1cm3左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈伤组织—在无菌条件下将组织块接种到诱导培养基上，诱导出__________—在23～26℃恒温

条件下培养一段时间，再将愈伤组织转接到

培养基上，培养诱导出试管苗↓↓—将试管苗移栽到大田，培养成正常植株形成层愈伤组织避光分化1.植物细胞具有全能性的原因是什么？深化探究

·解决问题疑难提示植物细胞具有本物种的全部遗传信息。2.在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官的原因是什么？提示在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。3.请用流程图的形式写出植物组织培养的过程。4.在植物组织培养过程中，需要一直提供光照吗？提示不是。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。5.请总结植物激素在组织培养中的作用。(1)使用顺序不同，实验结果不同使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素

先使用细胞分裂素，后使用生长素

同时使用

(2)生长素与细胞分裂素用量比值不同，实验结果不同比值实验结果比值适中

比值高

比值低

有利于细胞分裂，但细胞不分化细胞既分裂也分化分化频率提高促进愈伤组织的形成有利于根的分化、抑制芽的形成有利于芽的分化、抑制根的形成1.用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构√学以致用

·链接典例拓展解析植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。植物细胞只有在脱离了植物体、并在一定的外部因素的作用下，经细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，再由愈伤组织细胞发育、分化形成新的植物体。2.如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。(2)此过程依据的原理是_________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是____________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_____等。(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌处理。B阶段需要光照，原因是_______________________________________________。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因__________的结果。无机物生长素植物细胞的全能性有丝分裂分化培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件选择性表达解析植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。02二、植物体细胞杂交技术ZHIWUTIXIBAOZAJIAOJISHU1.概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成

，并把

培育成新的

的技术。2.过程基础梳理

·夯实教材基础杂种细胞杂种细胞植物体细胞壁细胞壁杂种细胞(1)去壁：用

去除植物细胞壁，获得原生质体。(2)诱导原生质体融合的方法①物理法：

等。②化学法：用

诱导。纤维素酶和果胶酶离心、振动、电激聚乙二醇(PEG)区分植物组织培养与植物体细胞杂交(1)植物组织培养是利用单一亲本的器官、组织或细胞，经培养使之增殖、分化成为一个完整植株，为无性生殖过程，因此其后代一般均能保持该亲本的遗传特性。(2)植物体细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体，在人为条件下进行诱导融合。由于植物细胞具有全能性，融合之后的杂种细胞可以再生出具有双亲性状的杂种植株。易混辨析3.植物体细胞杂交的原理原生质体融合的过程利用了细胞膜的

性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的

。4.意义：克服了不同生物

的障碍。流动远缘杂交不亲和全能性1.通过植物体细胞杂交获得的杂种植株具有双亲的性状，因此有同学认为“该项技术为有性生殖”，你同意他的观点吗？提示植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖。深化探究

·解决问题疑难2.若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体组成和基因型各是什么情况？属于何种变异？提示染色体条数：2x＋2y；染色体组数：4个；基因型：AabbccDd；属于染色体数目变异。3.科学家培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，但并没有获得预期的性状，主要原因是什么？提示生物基因的表达不是孤立的，两个物种的遗传物质的表达受到相互干扰。A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素C.a、b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化3.下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是√学以致用

·链接典例拓展解析植物体细胞在杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜的流动性；诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为聚乙二醇；d、e分别为脱分化和再分化过程。4.下图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构(仅显示细胞核)，下列有关叙述错误的是A.乙植物能产生4种不同类型的花粉B.将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育C.用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁D.经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr√解析乙物种细胞具有2对分别位于2对同源染色体上的等位基因，该植物通过减数分裂能产生YR、Yr、yR、yr4种不同类型的花粉；甲、乙是2个不同物种的植物，甲、乙杂交得到的植物为异源二倍体，减数分裂时由于染色体联会紊乱，不能产生精子和卵细胞，因此不可育；植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，用纤维素酶和果胶酶可去除植物细胞的细胞壁；甲、乙植物均为二倍体，经植物体细胞杂交(即两个体细胞融合)得到的细胞应含有四个染色体组，发育成的植物为四倍体，基因型为DdYyRr。学习小结03随堂演练知识落实SUITANGYANLIANZHISHILUOSHI1.判断正误：(1)离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程属于脱分化(

)(2)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞(

)(3)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术(

)(4)植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性(

)××√×12345A.b试管中细胞全能性最高

B.d试管中培育出的个体都是纯合子C.a→b的过程不需要光照

D.a→d的细胞分裂方式都是有丝分裂2.如图为植物组织培养过程，下列有关说法不正确的是√12345解析试管中的试管苗来源相同，都是通过植物组织培养发育而成的，植株的基因型相同，但不一定是纯合子。3.(2019·陕西黄陵中学高二期中)植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式是A.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；减数分裂B.导入其他植物细胞的基因；有丝分裂C.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内；减数分裂D.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；有丝分裂√12345解析植物细胞表现全能性的条件：①细胞离体和适宜的外界条件；②一定的营养(无机、有机成分)和植物激素等。植物细胞经组织培养形成植物体的过程，包括脱分化和再分化两个重要的步骤，在这两个过程中细胞都是通过有丝分裂方式进行增殖的，故选D。4.植物体细胞杂交尚未解决的问题是A.去除细胞壁，分离出有活力的原生质体B.将杂种细胞培育成植株C.让杂种植物按照人们的需要表现亲代的优良性状D.尚未培育出属间杂种植物√12345解析目前植物体细胞杂交产生的杂种植株并没有完全表现出人们所需要的性状。5.甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。请回答下列问题：(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和______酶去除细胞壁，获得具有活力的__________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成______组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为____________________。12345纤维素果胶原生质体愈伤再分化植物体细胞杂交技术12345解析该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的。要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交，因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁，然后用PEG化学诱导剂(